KR100204250B1

KR100204250B1 - 영상신호처리장치

Info

Publication number: KR100204250B1
Application number: KR1019950017022A
Authority: KR
Inventors: 나까구찌도시오
Original assignee: 다카노 야스아키; 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR960003452A; JPH089409A; JP3162908B2; US5587746A

Abstract

본 발명의 목적은 영상 신호를 디지털 데이터로 변환하여 처리할 때. 계조가 감소하는 것을 방지하는 것이다.

색 분리 회로(12), 화이트 밸런스 조정 회로(13), 색차 매트릭스 회로(14) 및 평형 변조 회로(15)를 통하여 얻어지는 휘도 데이터(YD) 및 반송 색 데이터(CD)를 색 동기 데이터(BD) 및 동기 데이터(SD)에 가산하여 영상 데이터(D2)를 생성한다. 영상 데이터(D2)를 D/A 변환 회로(19)에 의해 아날로그 값으로 변환하여 얻어지는 영상 신호(Y2)에 대하여 수평 귀선 소거 기간에 옵셋 전압을 부가하여 색 동기 신호(CB) 및 수평 동기 신호(HD)가 영상 성분과는 다른 범위의 전압을 나타내는 영상 신호(Y3)을 얻는다.

Description

영상 신호 처리 장치

제1도는 본 발명의 영상 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도.

제2도는 평형 변조 회로의 동작을 설명하는 도면.

제3도는 색 동기 데이터 생성 회로의 동작을 설명하는 도면.

제4도는 본 발명의 영상 신호 처리 장치로부터 출력되는 컬러 영상 비디오 신호의 파형도.

제5도는 본 발명의 영상 신호 처리 장치로부터 출력되는 흑백 영상의 비디오 신호의 파형도.

제6도는 종래의 영상 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도.

제7도는 종래의 영상 신호 처리 장치로부터 출력되는 비디오 신호의 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 색분리 회로 2, 13 : 화이트 밸런스 조정회로

3, 14 : 색차 매트릭스 회로 4, 15 : 평형 변조 회로

5 : 색 동기 신호 발생 회로 6 : 가산 회로

7 : 동기 신호 발생 회로 11 : A/D 변환 회로

12 : 색 분리 회로 16 : 동기 데이터 생성 회로

17 : 가산 회로 18 : D/A 변환 회로

19 : 옵셋 전압 발생 회로 20 : 전압 가산 회로

21 : 타이밍 제어 회로

본 발명은 촬상 소자로부터 출력되는 영상 신호를 디지털 데이터로 취급하도록 한 영상 신호 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 컬러 영상의 합성 비디오 신호는 적, 녹, 청의 삼원색을 나타내는 색 성분 신호(R, G, B)에 대하여 색차 매트릭스, 평형 변조 등의 처리를 행함으로써 얻어진다. 이들 처리는 컬러 인코더라고 하는, 제6도에 도시한 바와 같은 영상 신호 처리 장치에 의해 행해진다.

색 분리 회로(1)는 삼원색(또는 그 보색과의 조합)의 색 성분이 소정의 순서로 반복되는 영상 신호(Y1)를 성분마다 분배하고, 각각 독립된 색 성분 신호(R, G, B)를 발생한다. 영상 신호(Y1)는 예를 들면 모자이크상의 컬러 필터가 장착된 촬상소자의 출력에서 얻어지는 것으로 각각 정해진 수의 수평 주사선 및 화소 정보에 의해 1수직 주사 기간 및 1수평 주사 기간이 구성되어 있다. 화이트 밸런스 조정회로(2)는 각 색 성분 신호(R,G,B)의 각각에 고유의 게인을 부여함으로써 색 성분 신호(R, G, B)의 평균 레벨을 균일화하고, 백색의 피사체에 대하여 백색을 재생 화면상에 재현할 수 있도록 하고 있다. 상기 화이트 밸런스 제어 회로(2)의 동작 제어는 예를 들면, 후술하는 색차 신호(R-Y,B-Y)의 적분치를 소정치에 근접하는 것과 같은 피드백 제어에 의해 행해진다. 색차 매트릭스 회로(3)는 화이트 밸런스 조정 회로로부터 3종류의 색 성분 신호(R,G,B)를 받아들이고, 각각의 성분을 소정의 비율(R : 30%, G : 59%, B : 11%)로 합성하여 휘도 신호(Y)를 생성하고, 색 성분 신호(R, B)로부터 휘도 신호(Y)를 공제한 2종류의 색차신호(R-Y, B-Y)를 생성한다. 평형 변조 회로(4)는 위상차 90°의 2개의 색 부반송파(SC1, SC2)를 색차 신호(R-Y, B-Y)로 각각 진폭 변조하고, 양자를 합성하여 반송 색 신호(C)를 생성한다.

색 동기 신호 발생 회로(5)는 컬러 버스트(color burst)라고 불리는 색 동기 신호(CB)를 발생한다. 상기 색 동기 신호(CB)는 색 반송파(SC1, SC2)와 동일한 주기로 부반송파(SC1, SC2)에 대하여 소정의 위상차를 갖고 있고, 수평 귀선 소거 기간의 특정 타이밍에서 8-9주기씩 발생된다. 가산 회로(6)는 색 동기 신호(CB) 및 후술하는 동기신호 발생 회로(7)로부터 공급되는 복합 동기 신호(CS)에 반송 색 신호(C)와 휘도 신호(Y)를 가산하며, 소정의 텔레비전 방식에 따른 영상 신호(Y2)를 생성한다. 그리고 동기 신호 발생 회로(7)는 텔레비젼 방식마다 정해진 주파수를 갖는 기준 클럭(CK)을 기초로 하여 각종 동기 신호를 생성하고, 이들 동기 신호를 각부에 공급하여 상호 동작을 동기시킨다. 마찬가지로, 기준 클럭(CK)으로부터 2개의 색 부반송파(SC1, SC2)를 생성하여 평형 변조 회로(4)에 공급한다.

이상과 같이 하여 생성되는 영상 신호(Y2)는 제7도에 도시한 바와 같이, 1수평 라인분의 영상 정보가 수평 주사 기간마다 연속하고, 각 수평 주사 기간의 구분이 되는 수평 귀선 소거 기간 내에 색 동기 신호(CB) 및 수평 동기 신호(HD)가 삽입되어 있다.

최근, 텔레비변 카메라 시스템 등에서는 종래의 아날로그 신호 처리에 의한 영상 신호 처리 장치 대신에 조정이 용이하고, 영상 신호의 열화가 적은 디지털 신호 처리를 채용한 영상 신호 처리 장치를 이용하는 것이 고려되고 있다. 이 경우, 영상 신호(Y1)의 입력 단계에서 아날로그/디지탈(A/D) 변환을 행하고, 각 신호 처리 과정에서 색 성분 신호(R ,G, B)나 색차 신호(R-Y, B-Y)를 디지털 데이터로서 취급하도록 하여 소정의 처리가 완료된 후에 디지털/아날로그(D/A) 변환을 행하여 영상 신호(Y2)를 얻도록 구성된다.

그런데, 제7도에 도시하는 영상 신호(Y2)는 취할 수 있는 전압의 범위가 서로 다른 영상 성분(휘도 성분 및 색 성분을 포함) 및 동기 성분(주사 타이밍의 동기 및 색 동기를 포함)로 구성된다. 이 때문에, 각 신호를 디지털 데이터로서 취급할 때, D/A 변환 회로의 분해능에 따라서는 영상 성분이 나타낼 수 있는 계조(階調)가 불충분해진다. 즉, 영상 신호(Y2)의 영상 성분과 동기 성분이 서로 다른 범위의 전압을 취하기 때문에, 영상 신호(Y2)가 취할 수 있는 전압의 최소값과 최대값을 D/A 변환 회로의 레퍼런스 전압으로 선택하여도 영상 성분에 대하여 실질적으로 할당되는 범위는 레피던스 전압의 범위보다 좁아진다. 따라서, D/A 변환 회로가 충분한 분해능을 구비하고 있더라도 영상 성분에 대한 할당 범위의 축소분만큼 계조가 감소하게 된다.

그래서, 본 발명은 영상 신호를 디지털 데이터로서 취급하는 영상 신호 처리 장치에서 D/A 변환 회로의 분해능을 충분하게 활용하고, 영상 신호의 계조를 충분히 확보하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 특징으로 하는 바는 수평 주사선 단위에서 연속하는 제1영상 신호를 디지털 데이터로 변환하여 영상 데이타를 얻는 A/D 변환 회로와, 상기 영상 데이타의 수평 귀선 소거 기간에 상기 영상 신호의 동기 신호에 대응하는 동기 데이타를 가산하는 가산 회로와, 상기 동기 데이터가 가산된 상기 영상 데이타를 아날로그 값으로 변환하여 제2영상 신호를 얻는 D/A 변환 회로와, 상기 제2영상 신호에 대하여 수평 귀선 소거 기간에는 제1옵셋을 부여하고, 수평 귀선 소거 기간 이외의 기간에는 제2옵셋을 부여하는 수단을 구비하는데 있다.

본 발명에 따르면, D/A 변환 회로로부터 출력되는 제2영상 신호에 동기 성분이 삽입되는 수평 귀선 소거 기간에 대응하여 일정한 옵셋을 부여함으로써 D/A 변환 회로의 입력측에서 영상 성분과 동기 성분이 동일한 범위의 전압을 나타내는 경우라도 출력측에서는 영상 성분과 동기 성분이 각각 다른 범위의 전압을 취할 수 있다. 따라서 D/A 변환 회로의 레퍼런스 전압의 최소값으로부터 최대값까지의 모든 범위를 영상 성분에 대응시킬 수 있고, D/A 변환 회로가 나타낼 수 있는 계조를 영상 성분에 대하여 유용하게 활용할 수 있다.

제1도는 본 발명의 영상 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

A/D 변환 회로(11)는 영상 신호(Y1)를 1화소 단위에서 디지털 데이터로 변환하고, 영상 신호 데이터(D1)를 출력한다. 여기서, 영상 신호(Y1)는 제6도와 마찬가지로, 촬상 소자의 출력으로부터 얻어지는 것으로, 예를 들면 삼원색의 색 성분이 소정의 순서로 반복된다. 색 분리 회로(12)는 A/D 변환 회로(11)로부터 출력되는 영상 데이터(D1)를 받아들여서, 각 색 성분마다 분배하여 각각 독립된 색 성분 데이터(R1, G1, B1)를 발생한다. 화이트 밸런스 조정 회로(13)는 색 성분 데이터(R1, G1, B1)의 각각에 고유의 게인 데이터를 곱하고, 일정 기간 내의 평균 레벨을 균일화한 색 성분 데이터(R2, G2, B2)를 발생한다. 상기 화이트 밸런스 제어 회로(13)의 동작 제어는 예를 들면, 후술하는 색차 데이터(RY, BY)의 적분치를 소정치에 근접하도록 하여 게인 데이터를 설정하는 피드백 제어에 의해 행해진다. 색차 매트릭스 회로(14)는 화이트 밸런스의 조정이 이루어진 3종류의 색 성분 데이터(R2, G2, B2)를 받아들이고, 각 데이터의 소정의 계수[R2×0.30, G2×0.59, B1×0.11]을 곱하고, 그들을 서로 가산하여 휘도 데이터(YD)를 생성한다. 동시에 색 성분 데이터(R2, B2)로부터 휘도 데이타(YD)를 각각 공제하여 2종류의 색차 데이터(RY, BY)를 생성한다. 평형 변조 회로(15)는 2종류의 색차 데이터(RY, BY)를 평형 변조하고, 반송 색 데이터(CD)를 생성한다. 상기 평형 변조는 통상의 신호 처리에서는 위상이 90°어긋난 2종류의 색 부반송파를 색차 신호(R-Y, B-Y)로 진폭 변조함으로써 행해지지만, 디지털화된 색차 데이터(RY, BY)에 관해서는 이하와 같은 처리에 의해 행해진다. 즉, 색차 데이터(RY)에 관해 색 부반송파를 진폭 변조한 것과 동등한 처리를 하기 위해서는 제2도에 도시한 바와 같이 색 부반송파의 4배의 주파수의 샘플링 클럭에 의해 색차 데이터(RY)를, (RY), 0, -(RY), 0, (RY) .... 가 되는 순서로 샘플링하면 좋다. 마찬가지로 해서 색차 데이터(BY)에 대하여도 90°의 위상차를 고려하여 색 부반송파의 4배의 주파수의 샘플링 클럭에 의해 색차 데이터(BY)를 0, ( BY), 0, -(BY), 0 .... 가 되는 순서로 샘플링하면 좋다. 그리고 이들 샘플링 데이터를 가산하면 반송 색 데이터(CD)를 얻을 수 있다. 실제 처리에서는 색차 데이터(RY, BY)에 대하여 (RY), (BY), -(RY), -(BY), (RY) .... 가 되는 샘플링 데이터를 순차 대응시킴으로써 반송 색 데이터(CD)를 생성할 수 있다.

동기 데이터 생성 회로(16)는 반송 색 데이터(CD)에 동기하여 색 동기 신호에 상당하는 색 동기 데이터(BD)를 발생한다. 상기 색 동기 데이터(BD)는 제3도에 도시한 바와 같이 예를 들면, NTSC 방식에 대응하는 주파수 3.58MHz의 색 동기 신호를 4배수의 주파수 14.32MHz의 기준 클럭에서 샘플링하여 얻어지는 샘플링 데이터에 상응하는 데이터, 즉 기준 클럭에 따라 0, 1, 0, -1, 0, .... 가 되는 순서로 반복되는 데이터로 구성된다. 또, 상기 색 동기 데이터(BD)는 반송 색 데이터(CD)와 일정한 위상차를 갖고 있고, 수평 귀선 소거 기간에 특정한 타이밍에서 32-36 데이터씩 발생한다. 또한 동기 데이터 생성 회로(16)는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호가 합성된 복합 동기 신호에 상당하는 복합 동기 데이터(SD)를 발생한다. 상기 복합 동기 데이터(SD)는 수평 귀선 소거 기간에 0이 되고, 그 이외의 기간에는 1이 됨과 동시에, 수직 귀선 소거 기간에서는 1과 0의 관계가 반전하는 데이터로 구성된다. 이들 색 동기 데이터(BD) 및 복합동기 데이터(SD)에 관해서는 1, 0, -1인 데이터로 나타내지만, 실제로 데이터로서는 색 동기 신호 및 동기 신호의 진폭에 맞추고, 영상 성분이 취할 수 있는 전압과 동일한 범위를 나타내는 적절한 비트 수의 디지털 데이터가 대응되어진다.

가산회로(17)는 색 동기 데이터(BD) 및 복합 동기 데이터(SD)에 휘도 데이터(YD)와 반송 색 데이터(CD)를 가산하고, 영상 데이타(D2)를 순차 아날로그 값으로 변환하고, 영상 신호(Y2)로서 출력한다. D/A 변환 회로(18)로부터 출렬되는 영상 신호(Y2)는 제4도에 도시한 바와 같이 색 동기 데이터(BD)에 대응하는 색 동기 신호(CD) 및 복합 동기 데이터(SD)에 대응하는 수평 동기 신호(HD)가 영상 성분과 거의 동일한 범위의 전압으로 나타내고 있다. 옵셋 전압 발생 회로(19)는 후술하는 타이밍 제어 회로(21)로부터 공급되는 수평 블래킹 신호(HB)에 응답하고, 영상 신호(Y2)의 수평 귀선 소거 기간에 일치하여 옵셋 전압 V_OF(부전압)을 발생하여 전압 가산 회로(20)에 부여한다. 전압 가산 회로(20)는 수평 귀선 소거 기간에 영상 신호(Y2)에 대하여 옵셋 전압 V_OF를 가산하여 제4도에 도시한 바와 같이 색 동기 신호(CB) 및 수평 동기 신호(HD)가 영상 성분보다 낮은 범위의 전압으로 표시되는 영상 신호(Y3)를 출력한다. 그런데, 옵셋 전압 V_OF의 가산에 관해서는 영상 신호(Y2)의 수평 귀선 소거 기간에 부전압을 가산하는 것 외에 수평 귀선 소거 기간 이외에 정전압을 가산하도록 해도 된다.

타이밍 제어 회로(21)는 텔레비전 방식마다 정해준 주파수를 갖는 기준 클럭(CK)을 기초로 하여 각종 타이밍 신호를 발생하고, 이들 타이밍 신호를 각 부에 공급함으로써 색 분리 회로(12)로부터 평형 변조 회로(15)까지, 또는 동기 데이터 생성 회로(16) 및 옵셋 전압 발생 회로(19)의 동작을 동기시킨다. 예를 들면, 동기 데이터 생성 회로(16)에 대하여 수평 주사 주기의 타이밍 신호를 부여하고, 수평 귀선 소거 기간마다 각각의 데이터를 발생시키도록 구성한다. 또, 상기 타이밍 제어 회로(21)는 수평 주사 및 수직 주사의 동기 신호를 생성하여 촬상 소자에 부여하고, 촬상 소자의 주사 타이밍을 각 부의 동작에 동기시킨다. 이에 따라, A/D 변환 회로(11)에 입력되는 영상 신호(Y1)와 각 부의 동작이 동기하여 적정한 타이밍에서의 신호 처리가 이루어진다.

이상 실시예에서는 출력측의 D/A 변환 회로(18)를 전압 방식으로 하는 경우를 예시하고 있으나, D/A 변환 회로(18)를 전류 가산형 등의 전류방식으로 치환하는 것도 가능하다. 그 경우에는 옵셋 전압 발생 회로(19)를 정전류 발생원으로 하고, 전압 가산회로(20)를 전류 가산 회로로서 구성하면 좋다.

그런데, A/D 변환 회로(11)에 입력되는 영상 신호(Y1)가 흑백영상을 나타내는 경우에는 화이트 밸런스의 조정이나 평형 변조의 처리가 불필요함과 동시에, 색 동기 신호(CB)는 필요없기 때문에, 옵셋 전압 V_OF를 동기 신호(CS)로서 부가하도록 구성할 수 있다. 즉, 제5도에 도시한 바와 같이 수평 블랭킹 신호(HB) 대신에 동기 신호(CS)에 응답하여 옵셋 전압 발생 회로(19)를 동작시켜 수평 동기 신호(HD)가 부가된 영상 신호(Y3)를 얻을 수 있다.

또한, 이상 실시예에서는 촬상 소자 등으로부터 얻어지는 영상 신호(Y1)를 디지털 데이터로 변환하여 영상 데이타(D1)를 얻는 경우를 예시했으나, 퍼스널 컴퓨터 등에 의해 영상 데이터(D1)를 직접적으로 생성하도록 해도 된다.

본 발명에 따르면, D/A 변환 회로의 출력측에서 영상 신호와 수평 귀선 소거 기간에 옵셋을 부가함으로써 D/A 변환 회로에 부여되는 2개의 레퍼런스 전압 사이에서 취출되는 전체 전압이 영상 신호의 영상 성분으로 할당된다. 이 때문에 D/A 변환 회로가 나타낼 수 있는 계조가 감소하는 일은 없어지고, D/A 변환 회로가 갖는 분해능이 유효하게 활용되도록 한다.

Claims

1화면의 영상을 1화소마다 나타내고, 수평 주사된 단위로 연속하는 영상 데이타에 대하여 영상 신호의 동기 신호에 대응하는 동기 데이터를 가산하는 가산 회로와; 상기 동기 데이타가 가산된 상기 영상 데이터를 아날로그 값으로 변환하여 제2영상 신호를 얻는 D/A 변환 회로와; 상기 제2영상 신호에 대하여 수평 귀선 소거 기간에는 제1옵셋을 부여하고, 수평 귀선 소거 기간 이외의 기간에는 제2옵셋을 부여하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.

수평 주사선 단위로 연속하는 제1영상 신호를 기준 클럭에 따른 주기에서 디지털 데이터로 변환하여 제1영상 데이터를 얻는 A/D 변환 회로와; 상기 제1영상 데이타를 상기 기준 클럭에 따른 타이밍에서 색 성분마다 할당하여 복수의 색 성분 데이터를 얻는 색 분리 회로와; 상기 복수의 색 성분 데이터의 연산 처리에 의해 휘도 데이터 및 색차 데이터를 생성하는 매트릭스 회로와; 일정한 위상차를 갖는 2개의 색 부반송파에 대응한 색 부반송파 데이터를 상기 색차 데이터에 곱하여 반송 색 데이터를 생성하는 평형 변조 회로와; 상기 반송 색 데이터에 상기 휘도 데이터를 가산하고, 수평 귀선 소거 기간에 상기 영상 신호의 색 동기 신호에 대응하는 색 동기 데이터를 가산하여 제2영상 데이타를 생성하는 가산 회로와; 상기 제2영상 데이터를 아나로그 값으로 변환하여 제2영상 신호를 얻는 D/A 변환 회로와; 상기 제2영상 신호에 대하여 수평 귀선 소거 기간에는 제1 옵셋을 부여하고, 수평 귀선 소거 기간 이외의 기간에는 제2옵셋을 부여하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.

수평 주사선 단위로 연속하는 제1영상 신호를 기준 클럭에 따른 주기에서 디지털 데이터로 변환하여 영상 데이터를 얻는 A/D 변환 회로와; 상기 영상 데이터에 대하여 연산 처리에 의한 각종 처리를 행하는 디지털 신호 처리부와; 소정의 처리가 행해진 상기 영상 데이터를 순차 아날로그 값으로 변환하여 제2영상 신호를 얻는 D/A 변환 회로와; 상기 제2영상 신호에 대하여 수평 귀선 소거 기간 내의 특정 기간에 제1옵셋을 부여하고, 상기 특정 기간을 제외한 기간에는 제2옵셋을 부여하여 상기 제2영상 신호에 수평 동기 신호를 부가하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 처리 장치.